第二节　外界因素对细菌的影响

　　细菌在自然界必然不断经受周围环境中各种因素的影响。当环境适宜时，细菌能进行正常的新陈代谢而生长繁殖；若环境条件变化，可引起细菌的代谢和其他性状发生变异；若环境条件改变剧烈，可使细菌生长受到抑制或导致死亡。因此掌握微生物对周围环境的依赖关系，在医疗实践中，一方面可创造有利条件，促进微生物的生长繁殖，从病理材料中分离培养病原微生物，有助于传染病的诊断以及制备疫苗，来预防某些传染病；另一方面，也可利用环境对细菌不利因素，抑制或杀灭病原微生物，以达到消毒灭菌的目的。本节重点介绍外界环境对细菌不利因素，提高对消毒灭菌的认识以便在实际工作中加以应用。

　　消毒（Disinfection）杀灭病原微生物的方法。用以消毒的药物称为消毒剂(Disinfectants)一般消毒剂在常用浓度下，只对细菌繁殖体有效。对于芽胞则需要提高消毒剂的浓度和延长作用的时间。

　　灭菌（Sterilization）杀灭物体上所有的微生物（包括病原体和非病原体的繁殖体和芽胞）的方法。因此，灭菌比消毒的要求高；但在日常生活中，消毒和灭菌这两个术语往往通用。

　　无菌（Asepsis）物体上或容器内无活菌存在的意思。无菌操作是防止微生物进入机体或其他物品的操作技术。例如，进行外科手术或微生物学实验时，须注意无菌操作。

　　防腐（Antisepsis）防止或抑制微生物生长繁殖的方法。用于防腐的化学药物称为防腐剂。许多药物在低浓度时只有　抑菌作用，浓度增高或延长作用时间，则有杀菌作用。

　　消毒与灭菌技术的选择，取决于多种因素。在实际工作中应根据消毒灭菌的对象和目的要求不同，以及条件的不同，选择不同的合适方法。

　　一、物理因素

　　各种物理因素对细菌都能产生一定的影响作用。

　　（一）热力灭菌

　　高温对细菌有明显的致死作用。热力灭菌主要是利用高温使菌体变性或凝固，酶失去活性，而使细菌死亡。但是，更细微的变化已发生于细菌凝固之前。有人认为DNA单螺旋的断裂可能是主要的致死因素。细菌蛋白质、核酸等化学结构是由氢键连接的，而氢键是较弱的化学键，当菌体受热时，氢键遭到破坏，蛋白质、核酸、酶等结构也随之被破坏，失去其生物学活性，与细菌致死有关。此外，高温亦可导致胞膜功能损伤而使小分子物质以及降解的核糖体漏出。干热的致死作用与湿热不尽相同，一般属于蛋白变性、氧化作用受损和电解质水平增高的毒力效应。

　　热力灭菌时最可靠而普遍应用的灭菌法，包括湿热灭菌和干热灭菌法。

　　1．湿热灭菌法

　　 在同样的温度下，温热的杀菌效果比干热好，其原因有：①蛋白质凝固所需的温度与其含水量有关，含水量愈大，发生凝固所需的温度愈低。湿热灭菌的菌体蛋白质吸收水分，因较大同一温度的干热空气中易于凝固。②温热灭菌过程中蒸气放出大量潜热，加速提高湿度。因而湿热灭菌比干热所要温度低，如在同一温度下，则湿热灭菌所需时间比干热短。③湿热的穿透力比干热大，使深部也能达到灭菌温度，故湿热比干热收效好。

　　湿热灭菌法包括有：

　　（1）煮沸法：煮沸100℃，5分钟，能杀死一般细菌的繁殖体。许多芽胞需经煮潮5～6小时才死亡。水中加入2%碳酸钠，可提高其沸点达105℃。既可促进芽胞的杀灭，又能防止金属器皿生锈。煮沸法可用于饮水和一般器械（刀剪、注射器等）的消毒。

　　（2）流通蒸汽灭菌法：利用100℃左右的水蒸汽进行消毒，一般采用流通蒸汽灭菌器（其原理相当于我国的蒸笼），加热15到39分钟，可杀死细菌繁殖体。消毒物品的包装不宜过大、过紧以利于蒸汽穿透。

　　（3）间歇灭菌法：利用反复多次的流通蒸汽，以达到灭菌的目的。一般用流通蒸汽灭菌器，100℃加热15～30分钟，可杀死其中的繁殖体；但芽胞尚有残存。取出后放37℃孵箱过夜，使芽胞发育成繁殖体，次日再蒸一次，如此连续三次以上。本法适用于不耐高温的营养物（如血清培养基）的灭菌。

　　（4）巴氏消毒法（Pasteurization）：利用热力杀死液体中的病原菌或一般的杂菌，同时不致严重损害其质量的消耗方法。由巴斯德创用以消毒酒精类，故名。加温61.1～62.8℃半小时，或71.7℃15～30秒钟。常用于消毒牛奶和酒类等。

　　（5）高压蒸汽灭菌法：压力蒸汽灭菌是在专门的压力蒸汽灭菌器中进行的，是热力灭菌中使用最普遍、效果最可靠的一种方法。其优点是穿透力强，灭菌效果可靠，能杀灭所有微生物。

　　目前使用的压力灭菌器可分为两类：下排气式压力灭菌器和预真空压力灭菌器。适用于耐高温、耐水物品的灭菌。

　　2．干热灭菌法

　　干热灭菌比湿热灭菌需要更高的温度与较长的时间。

　　（1）干烤：利用干烤箱，加热160～180℃2小时，可杀死一切微生物，包括芽胞菌。主要用于玻璃器皿、瓷器等的灭菌。

　　（2）烧灼和焚烧：烧灼是直接用火焰杀死微生物，适用于微生物实验室的接种针等不怕热的金属器材的灭菌。焚烧是彻底的消毒方法，但只限于处理废弃的污染物品，如无用的衣物、纸张、垃圾等。焚烧应在专用的焚烧炉内进行。

　　(3) 红外线：红外线辐射是一种0.77～1000微米波长的电磁波,有较好的热效应,尤以1～10微米波长的热效应最强。亦被认为一种干热灭菌。红外线由红外线灯泡产生,不需要经空气传导，所以加热速度快，但热效应只能在照射到的表面产生，因此不能使一个物体的前后左右均匀加热。红外线的杀菌作用与干热相似，利用红外线烤箱灭菌的所需温度和时间亦同于干烤。多用于医疗器械的灭菌。

　　人受红外线照射较长会感觉眼睛疲劳及头疼；长期照射会造成眼内损伤。因此，工作人至少应戴能防红外线伤害的防护镜。

　　（4）微波：微波是一种波长为1毫米到1米左右的电磁波，频率较高，可穿透玻璃、塑料薄膜与陶瓷等物质，但不能穿透金属表面。微波能使介质内杂乱无章的极性分子在微波场的作用下，按波的频率往返运动，互相冲撞和磨擦而产生热，介质的温度可随之升高，因而在较低的温度下能起到消毒作用。一般认为其杀菌机理除热效应以外，还有电磁共振效应，场致力效应等的作用。消毒中常用的微波有2450MHZ与915MHZ两种。微波照射多用于食品加工。在医院中可用于检验室用品、非金属器械、无菌病室的食品食具、药杯及其它用品的消毒。

　　微波长期照射可引起眼睛的晶状混浊、睾丸损伤和神经功能紊乱等全身性反应，因此必须关好门后才开始操作。

　　（二）电磁波与射线

　　1．日光与紫与外

　　日光是有效的天然杀菌法，对大多数微生物均有损害作用，直射杀菌效果尤佳，其主要的作用因素为紫外线，此外，热与氧气起辅助作用。但光线效应受很多因素的影响，如烟尘笼罩的空气、玻璃及有机物等都能减弱日光的杀菌力。

　　紫外线是一种低能量的电磁辐射，波长范围为240～280nm,最适的波长为260nm，这与DNA吸收光谱范围相一致。其杀菌原理是紫外线易被核蛋白吸收，使DNA的同一条螺旋体上相邻的碱基形成胸腺嘧啶二聚体，从而干拢DNA的复制，导致细菌死亡或变异。紫外线的穿透能力弱，不能通过普通玻璃、尘埃，只能用于消毒物体表面及空气、手术室、无菌操作实验室及烧伤病房，亦可用于不耐热物品表面消毒。杀菌波长的紫外线对人体皮肤、眼睛均有损伤作用，使用时应注意防护。

　　2．电离辐射

　　包括高速电子、X线和r线等。具有较高的能量与穿透力，可在常温下对不耐热的物品灭菌，故又称“冷灭菌”。其机理在于产生游离基，破坏DNA。可用于消毒不耐热的塑料注射器和导管等；亦能用于食品消毒而不破坏其营养成份。

　　（三）滤过除菌法

　　将液体或空气通过含有微细小孔的滤器，只允许小于孔径的物体如液体和空气通过，大于孔径的的物体不能通过。主要用于一些不耐热的血清、毒素、抗生素、药液、空气等除菌。一般不能除去病毒、支原体和细菌的L型。滤器的种类很多常用的有：

　　滤膜滤器（Membrane filter）由硝基纤维素制成薄膜，装于滤器上，其孔径大小不一，常用于除菌的为0.22um。硝基纤维素的优点是本身不带电荷，故当液体滤过后，其中有效成分丧失较少。

　　蔡氏滤器（Seitz）是用金属制成，中间夹石棉滤板，按石棉K、EK、EK-S三种，常用EK号除菌。

　　玻璃滤器是用玻璃细砂加热压成小碟，嵌于玻璃漏斗中一般为G1、G2、G3、G4、G5、G6六种，G5、G6可阻止细菌通过。

　　实验室等处应用的超净工作台，就是利用过滤除菌的原理去除进入工作台空气中的细菌。

　　（四）超声与超声波（Ultrasonic and sonic waves）

　　每秒钟超过200，000次振动的声波不被人耳感受，称为超声波。微生物对强度高的超声波很敏感。其中以革兰氏阴性菌最敏感，而葡萄球抵抗最强。虽然声波强烈地振动可使菌群死亡，但往往有残存者。因此，这种方法在消毒灭菌方面无实用价值。主要用以裂解细胞分离提取细胞组分或制备抗原。超声波灭菌的机理尚不清楚，可能是细菌外表受细微气泡的作用，扰乱细胞内容物及破坏细胞壁致细菌崩解而死亡。

　　（五）干燥

　　多数细菌的繁殖体在空气中干燥时很快死亡，例如脑膜炎双球菌、淋球菌、霍乱弧菌、梅毒螺旋体等。有些细菌抗干燥力较强，尤其有蛋白质等物质保护时。例如溶血性链球菌在尘埃中存活25日，结核杆菌在干痰中数月不死。芽胞抵抗力更强，例如炭疽杆菌耐干燥20余年。干燥法常用于保存食物。浓盐或糖渍食品，可使细菌体内水分逸出，造成生理性干燥，使细菌的生命活动停止。

　　（六）低温

　　多数细菌耐低温。在低温状态下，这些细菌的代谢减慢，当温度如回升到适宜范围又能恢复生长繁殖，故低温常用作保存菌种。

　　二、化学因素

　　化学药物能影响细菌的化学组成、物理结构和生理活动，从而发挥防腐，消毒，甚至灭菌的作用。防腐剂的浓度高或作用时间长，也可达到消毒的目的。消毒及防腐药物对人体组织有害，只能外用或用于环境消毒。

　　（一）化学消毒剂

　　1．化学消毒剂的种类

　　化学消毒剂的种类很多，其杀菌作用亦不尽相同。一般可根据用途与消毒剂的特点选择使用（见表4-2）

表4-2 消毒剂种类、性质与用途

名称

主要性状

用法

用途 重

金

属

盐

类 升 汞 杀菌作用强，腐蚀金属器械 0.05～0.1%溶液 非金属器皿消毒 红 汞 抑菌力弱，无刺激性 2%水溶解 皮肤粘膜，小创伤消毒 硫柳汞 杀菌力弱，抑菌力强，不沉淀蛋白质 0.01%溶液

0.1%溶液 生物制品防腐皮肤、手术部位消毒 　

硝酸苯汞

同硫柳汞，难溶于水

先配成1/1500高压灭菌，衡释至0.002% 生物制口防腐 硝酸银 有腐蚀性 1%溶液 新生儿滴眼，预防淋球菌感染眼及尿道粘膜消毒 蛋白银 银有机化合物 1～5%溶液 弱蛋白银 10～20溶液

氧

化

剂 高锰酸钾 弱氧化剂，稳定 0.1% 皮肤，尿道消毒，蔬菜，水果消毒 过氧化氢 新生氧杀菌，不稳定 3% 口腔粘膜消毒 　

过氧乙酸 20%市售品无爆炸然危险，性质不稳定，原液对皮肤、金属有强烈腐蚀性 0.2～0.5% 塑料，玻璃，人造纤维消毒，皮肤消毒（洗手）

卤

素

及

其

化

合

物 氯 氯气刺激性强，有毒 0.2～0.5ppm 饮水及游泳池消毒 　

漂白粉

白色粉末，有效氯易挥发，有氯味，腐蚀金属，棉织品，刺激皮肤，晚易潮解 乳状液:10～20%乳液澄清液:乳状液放24小时后,取上清液 乳状液:地面,厕所物消毒空气,物品表面(0.5～1%喷雾)

漂粉精

白色结晶，有氯味，含氯较稳定

0.5～1.5%

一担水加10%10ml饮水消毒地面,墙壁,家具消毒,饮水消毒:0.3～0.4kg/kg 氯胺 白色结晶，有氯味，杀菌力较弱，可持久，腐蚀作用小 0.2～0.5%水溶液 室内空气及表面消毒(喷雾)0.1～0.2%浸泡衣服 二氯异氯

尿酸钠 白色粉末，有氯味，杀菌力强，较稳定，含有效氯62～64% 4ppm

3% 消毒水

消毒空气(喷雾)

排泻物,分泌物等 碘酒 刺激皮肤，不能与红汞同用 2.5%碘酒(酊) 皮肤消毒

醇类

乙醇 消毒力不强，对芽胞无效 70～75%溶液 皮肤,体温表消毒

醛

类

甲醛 溶液挥发慢,刺激性强,浸泡物体表面消毒 10%溶液 浸泡,物品表面消毒.蒸汽消毒:10%溶液加等量水,蒸发,密闭房间6～24h,或加斗量高锰酸钾,产生黄色浓烟,消毒房间 (责任编辑：泉水)